專(zhuān)利名稱(chēng)：芯片載體及使用它的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，詳細(xì)地說(shuō)，涉及安裝半導(dǎo)體芯片(以下也稱(chēng)＂LSI芯片＂)用的載體基板及將半導(dǎo)體芯片裝在它上面的半導(dǎo)體裝置。
當(dāng)前，半導(dǎo)體封裝體的主流是從封裝體的四個(gè)側(cè)面引出輸入輸出引線的塑料QFP(四方扁平封裝體)。該塑料QFP伴隨與各個(gè)領(lǐng)域中的電子設(shè)備的多功能化、高性能化對(duì)應(yīng)的LSI的大規(guī)模化的進(jìn)展，其輸入輸出端子數(shù)增加，QFP的封裝體形狀也變大。因此，為了防止該封裝體形狀的大型化，在推進(jìn)半導(dǎo)體芯片的設(shè)計(jì)原則的超精細(xì)化的同時(shí)，通過(guò)使其引線間距變窄，來(lái)適應(yīng)多種電子設(shè)備的小型化。
可是，如果LSI的規(guī)模超過(guò)400個(gè)插腳時(shí)，由于焊接量大等問(wèn)題，使得窄間距化受到限制，不能充分地適應(yīng)小型化等。
作為將半導(dǎo)體封裝體安裝在主印刷電路板上時(shí)的問(wèn)題是兩者所具有的熱脹系數(shù)不同。將這種具有不同的熱脹系數(shù)的半導(dǎo)體封裝體的許多微細(xì)的輸入輸出引線和印刷電路板上的許多微細(xì)的電極端子精確地連接起來(lái)是極其困難的。
多插腳化的半導(dǎo)體封裝體由于塑料QFP的形狀的大型化造成的長(zhǎng)引線插腳，使得信號(hào)的傳送慢，不能進(jìn)行高速信號(hào)處理。
為了解決這種塑料QFP所帶有的許多問(wèn)題，最近采用下述結(jié)構(gòu)代替QFP，即將球狀的連接端子呈2維陣列狀配置在半導(dǎo)體封裝體背面的稱(chēng)為BGA(Ball Grid Array，球格子陣列)的結(jié)構(gòu)或?qū)⒃S多平電極壓焊區(qū)配置在半導(dǎo)體封裝體背面的稱(chēng)為L(zhǎng)GA(Land Grid Array，焊接區(qū)格子陣列)的結(jié)構(gòu)。
這些BGA及LGA隨著載體基板材料的不同而被稱(chēng)為CBGA(陶瓷球格子陣列)、PBGA(塑料球格子陣列)、TBGA(球帶格子陣列)、或TLGA(帶狀焊接區(qū)格子陣列)。作為載體基板，PBGA采用由玻璃纖維加強(qiáng)的樹(shù)脂基板(例如玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板)，與其它種類(lèi)的載體基板相比，價(jià)格便宜，開(kāi)始廣泛普及。TBGA或TLGA是在具有通孔的雙面柔性載體基板的一面的周邊上固定著支撐柔性基板的周邊加強(qiáng)構(gòu)件，將半導(dǎo)體芯片安裝在被該周邊加強(qiáng)構(gòu)件包圍的凹部，并進(jìn)行模制處理。在TBGA的情況下，將焊球等設(shè)在載體基板的另一面，在TLGA的情況下，不設(shè)焊球。
可是，在CBGA的情況下，作為載體基板用的陶瓷價(jià)格貴、且其熱脹系數(shù)比主基板即玻璃環(huán)氧樹(shù)脂的熱脹系數(shù)小很多，因此存在由熱脹系數(shù)的不同引起斷線等造成連接的可靠性不好的問(wèn)題。在PBGA的情況下，基板中由于加進(jìn)了玻璃纖維，所以彎曲變形增大，存在制造時(shí)或往主基板上安裝時(shí)合格率下降的問(wèn)題。稱(chēng)為T(mén)BGA、TLGA的封裝體使用價(jià)格高的雙面柔性基板作為載體基板，雖然具有柔性，但不易保持平面，存在難以進(jìn)行合格率高的制造的問(wèn)題。
基于上述情況，現(xiàn)有的BGA及LGA由于價(jià)格高帶來(lái)的問(wèn)題、以及柔性基板的熱脹系數(shù)比半導(dǎo)體芯片的熱脹系數(shù)大很多，所以存在半導(dǎo)體芯片和載體基板的連接及往玻璃環(huán)氧樹(shù)脂主基板上安裝時(shí)連接的可靠性不好的問(wèn)題。
本發(fā)明就是為了解決這些課題而進(jìn)行的，目的在于在容易制造的和在各種電子設(shè)備中使用的半導(dǎo)體裝置中提供一種不會(huì)由于LSI芯片和芯片載體、芯片載體和主基板的熱脹系數(shù)的不同而引起的破壞或斷線等的連接可靠性好的芯片載體及使用它的半導(dǎo)體裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的芯片載體備有載體基板和周邊加強(qiáng)構(gòu)件，上述載體基板由用芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料形成的柔性絕緣基板、在上述柔性絕緣基板的一側(cè)表面上形成的第1連接壓焊區(qū)、以及在上述柔性絕緣基板的另一側(cè)表面上形成的第2連接壓焊區(qū)構(gòu)成，上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)通過(guò)在上述柔性絕緣基板上開(kāi)設(shè)的通路孔進(jìn)行電氣連接，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件采用熱脹系數(shù)比上述載體基板的熱脹系數(shù)大的材料形成，且設(shè)置在上述載體基板的外周部。如果采用本發(fā)明的芯片載體，則在安裝時(shí)或?qū)嶒?yàn)時(shí)等情況下即使被放置在高溫狀態(tài)下，也不會(huì)發(fā)生由上述加強(qiáng)構(gòu)件加在上述載體基板上的張力引起的變形，上述載體基板能保持平面狀態(tài)。因此，能提高安裝時(shí)的合格率。另外，由于載體基板使用芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料，所以熱脹系數(shù)不象現(xiàn)有的采用聚酰亞胺薄膜的柔性基板和硅半導(dǎo)體芯片之間相差那么大，所以即使在可靠性試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行的熱循環(huán)等也幾乎沒(méi)引起破壞。再者，由于上述載體基板的熱脹系數(shù)比用玻璃環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的主基板的熱脹系數(shù)小，而且上述載體基板比主基板具有更大的撓性，所以焊接的可靠性好。就是說(shuō)，在高溫時(shí)載體基板及主基板中的樹(shù)脂變軟，所以應(yīng)力不易加在焊接部分。另外，在低溫時(shí)由于載體基板的熱脹系數(shù)比主基板的小，因此主基板一側(cè)收縮得大，而載體基板變得松弛。這樣一來(lái)，應(yīng)力仍然不易加在焊接部分。
在上述本發(fā)明的芯片載體中，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件最好由滿足上述條件的金屬構(gòu)成。如果采用這種優(yōu)選例，則將半導(dǎo)體芯片裝在芯片載體上后安裝到電子設(shè)備中工作時(shí)，能有效地放散由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱。
在上述本發(fā)明的芯片載體中，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件最好呈鋸齒狀。如果采用這種優(yōu)選例，則能有效地放散由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱。
在上述本發(fā)明的芯片載體中，上述載體基板最好是上述通路孔的開(kāi)口端不在上述柔性絕緣基板的表面上露出的內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板。如果采用這種優(yōu)選例，則與使用通路孔的柔性基板相比，能提高連接壓焊區(qū)排列設(shè)計(jì)的自由度。
在上述本發(fā)明的芯片載體中，上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)最好按不同的圖形形成。如果采用這種優(yōu)選例，則能對(duì)應(yīng)于主印刷電路板上的布線圖形自由地設(shè)定上述第2連接壓焊區(qū)的位置，進(jìn)行高密度布線時(shí)很有效。
在上述本發(fā)明的芯片載體中，在上述第2連接壓焊區(qū)上最好備有焊球。這種優(yōu)選例中的焊球是進(jìn)行電氣連接用的軟釬焊焊球等。如果采用這種優(yōu)選例，則容易焊接。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置備有載體基板、周邊加強(qiáng)構(gòu)件和半導(dǎo)體芯片，上述載體基板由用芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料形成的柔性絕緣基板、在上述柔性絕緣基板的一側(cè)表面上形成的第1連接壓焊區(qū)、以及在上述柔性絕緣基板的另一側(cè)表面上形成的第2連接壓焊區(qū)構(gòu)成，上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)通過(guò)在上述柔性絕緣基板上開(kāi)設(shè)的通路孔進(jìn)行電氣連接，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件采用熱脹系數(shù)比上述載體基板的熱脹系數(shù)大的材料形成，且設(shè)置在上述載體基板的外周部，上述半導(dǎo)體芯片被安裝在由上述載體基板和上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件形成的凹部。如果采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，則將上述半導(dǎo)體裝置安裝在主基板上時(shí)即使處于高溫下，但由于上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件的熱脹系數(shù)比上述載體基板的熱脹系數(shù)大，所以拉伸應(yīng)力作用于載體基板上而能保持平面狀態(tài)，因而芯片載體不會(huì)發(fā)生彎曲。因此，能有效地防止由于熱脹系數(shù)的差異引起的半導(dǎo)體裝置的破壞或連接不良等。
在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件最好由滿足上述條件的金屬構(gòu)成。如果采用這種優(yōu)選例，則將半導(dǎo)體芯片裝在芯片載體上后安裝到電子設(shè)備中工作時(shí)，能有效地放散由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱。另外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件最好呈鋸齒狀。如果采用這種優(yōu)選例，則能有效地放散由半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱。另外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述載體基板最好是上述通路孔的開(kāi)口端不在上述柔性絕絕基板的表面上露出的內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板。如果采用這種優(yōu)選例，則與使用通路孔的柔性基板相比，能提高連接壓焊區(qū)排列設(shè)計(jì)的自由度。另外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)最好按不同的圖形形成。如果采用這種優(yōu)選例，則能對(duì)應(yīng)于主印刷電路板上的布線圖形自由地設(shè)定上述第2連接壓焊區(qū)的位置，進(jìn)行高密度布線時(shí)很有效。另外，在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，在上述第2連接壓焊區(qū)上最好備有焊球。這種優(yōu)選例中的焊球是進(jìn)行電氣連接用的軟釬焊球等。如果采用這種優(yōu)選例，則容易焊接。
在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件的厚度最好比上述半導(dǎo)體芯片薄。如果采用這種優(yōu)選例，則上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件不限制半導(dǎo)體裝置的厚度，因此能使上述半導(dǎo)體裝置具有與上述半導(dǎo)體芯片的厚度對(duì)應(yīng)的厚度。
在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述半導(dǎo)體芯片最好安裝成倒裝片。如果采用這種優(yōu)選例，則能使從上述半導(dǎo)體芯片內(nèi)的元件到封裝體的連接壓焊區(qū)(第2連接壓焊區(qū))的距離最短化，可使附屬的電容和電感比其它電容和電感小，因此能提高電氣特性。
在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，上述半導(dǎo)體芯片最好有區(qū)陣列型端子電極。如果采用這種優(yōu)選例，則能提高電氣特性。
在上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，最好在上述半導(dǎo)體芯片的上表面?zhèn)溆猩岚澹硗?，最好將散熱板覆蓋在上述半導(dǎo)體芯片的上表面及上述芯片載體的周邊部。如果采用這種優(yōu)選例，則能有效地放散半導(dǎo)體裝置工作時(shí)產(chǎn)生的熱，能提高半導(dǎo)體裝置和電子設(shè)備的可靠性。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的斷面圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的斜視圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的作為載體基板用的內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板的斷面圖。
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖6是本發(fā)明的第3實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖7是本發(fā)明的第3實(shí)施例中使用的周邊加強(qiáng)構(gòu)件的略圖。
圖8是本發(fā)明的第4實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖9是本發(fā)明的第5實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
圖10是本發(fā)明的第6實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的斷面圖。
以下根據(jù)附圖及實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1及圖2分別是本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的斷面圖及斜視圖。在圖1以及圖2中，芯片載體由載體基板108和周邊加強(qiáng)構(gòu)件106構(gòu)成，載體基板108由將芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料的柔性絕緣基板101、在柔性絕緣基板101的一側(cè)表面上設(shè)的第1連接壓焊區(qū)102、在另一側(cè)表面上設(shè)的第2連接壓焊區(qū)105、以及埋入了導(dǎo)電體104的通路孔103構(gòu)成。
作為將芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料的柔性絕緣基板101，可例舉出例如有浸漬了環(huán)氧樹(shù)脂的芳香族聚酰胺纖維的紡織物或非紡織物。第1連接壓焊區(qū)102和第2連接壓焊區(qū)105例如由銅箔形成。第1連接壓焊區(qū)102和第2連接壓焊區(qū)105利用埋置在通路孔103中的導(dǎo)電體104進(jìn)行導(dǎo)電性連接。導(dǎo)電體104采用將銅粉混合在環(huán)氧樹(shù)脂中制成的導(dǎo)體。
如上構(gòu)成的載體基板108已知有內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板[例如ALIVH(登記商標(biāo)ALⅣH松下電器產(chǎn)業(yè)(株)制造，參考文獻(xiàn)＂電子材料＂1995，10月號(hào)P50～58)］。
具有口字形的由玻璃環(huán)氧樹(shù)脂(以玻璃纖維作為加強(qiáng)材料且浸漬了環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合體)等形成的周邊加強(qiáng)構(gòu)件106利用粘接劑107安裝在載體基板108的周邊部。載體基板108和周邊加強(qiáng)構(gòu)件106用粘接劑107粘接起來(lái)的狀態(tài)最好比緊固稍松一些。作為這種用途的粘接劑例如有市售的兩面膠帶、硅系列或環(huán)氧系列的可柔性粘接劑等。
第1連接壓焊區(qū)102的排列方法與安裝在該載體基板108上的半導(dǎo)體芯片的端子電極的排列方法及其連接方法相適應(yīng)。半導(dǎo)體芯片的端子電極的配置形式為周邊型時(shí)，在安裝下述的倒裝片的情況下，第1連接壓焊區(qū)102的排列形式配置成半導(dǎo)體芯片載體的端子電極的倒裝形式。另外，在半導(dǎo)體芯片的端子電極分布在芯片的整個(gè)背面的情況下(稱(chēng)為區(qū)域壓焊型或區(qū)域陣列型)，仍然倒裝，呈陣列狀。在用焊絲鍵合將半導(dǎo)體芯片和載體基板108接合起來(lái)的情況下，第1連接壓焊區(qū)102的排列形式呈包圍著半導(dǎo)體芯片的外周的排列形式。
在本實(shí)施形態(tài)中，周邊加強(qiáng)構(gòu)件106由玻璃環(huán)氧樹(shù)脂形成，其熱脹系數(shù)為15ppm/℃。由銅箔、芳香族聚酰胺纖維和樹(shù)脂構(gòu)成的復(fù)合體即載體基板108的熱脹系數(shù)與銅箔的含銅率有關(guān)，在此情況下為6～10ppm/℃。即周邊加強(qiáng)構(gòu)件106的熱脹系數(shù)設(shè)計(jì)成比載體基板108的熱脹系數(shù)大。在這里，周邊加強(qiáng)構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)比載體基板108的熱膨脹系數(shù)約大3～20ppm/℃是較為理想的，更為理想的是約大5～10ppm/℃。在這樣設(shè)計(jì)的本實(shí)施形態(tài)中，在高溫下用樹(shù)脂將半導(dǎo)體芯片安裝粘接在芯片載體上的情況下，利用作用在載體基板108上的拉伸應(yīng)力，載體基板108能經(jīng)常保持平面狀態(tài)，不變形。因此提高了成品合格率。
如上所述，用芯片載體和半導(dǎo)體芯片構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置由于利用周邊加強(qiáng)構(gòu)件106保持平面狀態(tài)，所以在將該半導(dǎo)體裝置安裝在主基板上時(shí)，也能保持平面性，因此容易安裝，而且還能提高安裝時(shí)的連接可靠性。即使在被焊接在玻璃環(huán)氧樹(shù)脂主基板上后，接合的可靠性也高。在高溫下(～200℃)焊接后被接合起來(lái)的載體基板和主基板與冷卻的同時(shí)逐漸收縮，由于載體基板的熱脹系數(shù)小而成松弛的結(jié)果，由于載體基板有柔性，所以經(jīng)受得住應(yīng)力的作用。即使在比常溫更低的溫度下也能保持這種關(guān)系。
另一方面，在使用以聚酰亞胺帶等為基本材料的載體基板構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置的情況下，熱脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于玻璃環(huán)氧樹(shù)脂(30～40ppm/℃)，所以在焊接后冷卻時(shí)存在很強(qiáng)的張力作用。在低溫下有更強(qiáng)的應(yīng)力作用，冷熱循環(huán)時(shí)接合部會(huì)破壞。
在制造圖1所示的載體基板時(shí)，可以單獨(dú)制作，而在批量生產(chǎn)時(shí)，也可制成帶狀。另外，周邊加強(qiáng)構(gòu)件的材料能選擇的范圍很大，例如有金屬、陶瓷、樹(shù)脂等。再者，圖1中說(shuō)明的載體基板是雙面2層基板，但本發(fā)明不受此限，也可以采用多層基板。
圖3表示內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板的斷面放大圖。如該圖所示，第1連接壓焊區(qū)102和第2連接壓焊區(qū)105通過(guò)在構(gòu)成各層的絕緣基板101a、101b、101c上開(kāi)的孔103(在該通路孔103中填充了導(dǎo)電性糊劑等導(dǎo)電體104a、104b、104c)進(jìn)行層間連接，在最外層表面上設(shè)有通路孔103的開(kāi)口端不露出的第1連接壓焊區(qū)102。這時(shí)，內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板(載體基板108)的第1連接壓焊區(qū)102對(duì)應(yīng)于安裝在它上面的LSI芯片的端子電極的圖形設(shè)置，第2連接壓焊區(qū)105的圖形可以通過(guò)內(nèi)通路多層基板的內(nèi)層部分的布線圖形，對(duì)應(yīng)于主印刷電路板的布線圖形設(shè)置成各不相同的圖形。
在使用上述的內(nèi)通路多層基板作為載體基板108的情況下，通過(guò)在內(nèi)層布線部設(shè)置蓋、電源層，能防止電磁輻射和噪聲等的影響。另外，使用內(nèi)通路多層基板，能以更細(xì)的間距進(jìn)行連接，能制作小型的半導(dǎo)體裝置。
在以上說(shuō)明中，說(shuō)明了使用2層基板及內(nèi)通路多層基板作為載體基板的情況，但本發(fā)明不受此限，也可以使用普通貫通的通孔多層基板。
如上所述，在本實(shí)施形態(tài)中，構(gòu)成載體基板時(shí)，采用芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料很重要。雖然其它材料也能滿足熱脹系數(shù)方面的關(guān)系，但作為絕對(duì)值接近半導(dǎo)體芯片的(硅的)熱脹系數(shù)的基板材料，將芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料的載體基板最適合，如上所述，能獲得比使用聚酰亞胺薄膜的載體基板更好的結(jié)果。
在本實(shí)施形態(tài)中，如BGA、TBGA、PBGA那樣，可將焊球設(shè)在安裝時(shí)的載體基板的主基板側(cè)即第2連接壓焊區(qū)上。采用這種結(jié)構(gòu)容易焊接。焊球的材質(zhì)一般為軟釬焊球，最近也有使用銅焊球的。
其次，說(shuō)明使用本實(shí)施形態(tài)的芯片載體的半導(dǎo)體裝置。
圖4表示使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的半導(dǎo)體裝置的第1實(shí)施例。在該第1實(shí)施例中，使用由芳香族聚酰胺纖維的非紡織物-環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的內(nèi)通路兩面基板(ALIVH)作為構(gòu)成載體基板108的柔性絕緣基板101。第2連接壓焊區(qū)105是銅箔，其表面鍍Au/Ni。
如圖4所示，本實(shí)施例是將LSI芯片201安裝在圖1所示的芯片載體的呈口字形的周邊加強(qiáng)構(gòu)件106的凹部構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例。在LSI芯片201的表面上形成保護(hù)膜203，在設(shè)置于該保護(hù)膜的窗口部分形成由鋁薄膜構(gòu)成的端子電極202。然后在端子電極202上利用焊絲鍵合裝置形成凸點(diǎn)204。使LSI芯片朝下，使端子電極和載體基板的第1連接壓焊區(qū)的位置重合，夾入導(dǎo)電性粘接劑206安裝在載體基板上。在120℃的溫度下使導(dǎo)電性粘接劑固化，使密封材料205流入載體基板和半導(dǎo)體芯片之間，使其在150℃的溫度下固化。在此期間載體基板保持平面狀態(tài)，安裝LSI芯片時(shí)不會(huì)引起變形等不良情況。該半導(dǎo)體芯片的安裝方法采用通常所知的柱狀凸點(diǎn)倒裝片安裝方法。
具有區(qū)域陣列型的半導(dǎo)體芯片采用上述的倒裝片安裝法安裝的話，能顯著地提高本發(fā)明的電氣特性。這是因?yàn)槟苁箯纳鲜霭雽?dǎo)體芯片內(nèi)的元件到封裝體的連接壓焊區(qū)(第2連接壓焊區(qū))的距離最短化，可使附屬的電容和電感比其它電容和電感小所致。因此在處理高速信號(hào)的半導(dǎo)體芯片的情況下，該安裝方法能形成最佳封裝體形態(tài)。
如果采用該第1實(shí)施例，由于能使用0.1mm左右的薄基板作為載體基板108，所以能使半導(dǎo)體裝置的總體厚度在0.6mm以下。另外，為了使外周的周邊加強(qiáng)構(gòu)件不限制厚度，只要使周邊加強(qiáng)構(gòu)件的厚度比半導(dǎo)體芯片薄即可。另外，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體芯片(LSI芯片)的背面呈裸露狀態(tài)，所以容易放熱。也可以直接接觸放熱板。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，則由于可使LSI芯片的背面直接裸露，所以不用花費(fèi)模制費(fèi)用，且沒(méi)有額外的變形。所以提高了可靠性。
本發(fā)明不限于倒裝片安裝方式，也可以采用將LSI芯片朝上安裝在載體基板上、熔絲焊接法將LSI芯片上的端子電極和載體基板上的第1連接壓焊區(qū)連接起來(lái)的安裝方法。這時(shí)必須對(duì)表面進(jìn)行模制。
圖5表示使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的半導(dǎo)體裝置的第2實(shí)施例。該第2實(shí)施例是將周邊加強(qiáng)構(gòu)件106圍在半導(dǎo)體芯片201附近設(shè)置，這是為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的小型化。這時(shí)將密封材料205填充在半導(dǎo)體芯片201和周邊加強(qiáng)構(gòu)件106之間。
圖6表示使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的半導(dǎo)體裝置的第3實(shí)施例。該第3實(shí)施例是用導(dǎo)熱性能好的金屬制作上述第2實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中的周邊加強(qiáng)構(gòu)件106，提高了放熱特性。表示第3實(shí)施例的圖6與用圖5說(shuō)明的第2實(shí)施例相似，但周邊加強(qiáng)構(gòu)件106的材料和形狀不同。材料最好是金屬，鋁和銅等導(dǎo)熱性能好的金屬合適，但其它金屬也可以。而形狀最好是能促使放熱的形狀，在本實(shí)施例中，如圖7所示，為了容易放熱，采用將表面積增大了的鋸齒形狀。該金屬制的鋸齒形狀的周邊加強(qiáng)構(gòu)件106具有調(diào)整由載體基板108和該周邊加強(qiáng)構(gòu)件106之間的熱膨脹差引起的加在載體基板上的張力的作用。
圖8表示使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的半導(dǎo)體裝置的第4實(shí)施例。該第4實(shí)施例是用導(dǎo)熱性能好的粘接劑602將鋁等導(dǎo)熱性能好的放熱板601安裝在第1實(shí)施例中的LSI芯片的上表面上的實(shí)施例。這樣一來(lái)，即使安裝發(fā)熱量大的半導(dǎo)體芯片，也能容易地進(jìn)行散熱。另外，由于將放熱板直接裝在半導(dǎo)體芯片的背面，所以放熱特性特別好。
圖9表示使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的半導(dǎo)體裝置的第5實(shí)施例。該第5實(shí)施例是用導(dǎo)熱性能好的粘接劑602將鋁等導(dǎo)熱性能好的放熱板601安裝在第2實(shí)施例及第3實(shí)施例中的LSI芯片的上表面上的實(shí)施例。在本實(shí)施例中也一樣，由于這樣處理，即使安裝發(fā)熱量大的半導(dǎo)體芯片，也能容易地進(jìn)行散熱，由于將放熱板直接裝在半導(dǎo)體芯片的背面，所以放熱特性特別好。
圖10表示使用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的芯片載體的半導(dǎo)體裝置的第6實(shí)施例。該第6實(shí)施例如上述第5實(shí)施例所示，不僅將放熱板設(shè)在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的LSI芯片201的上表面上，而且用粘接劑702將放熱板(冠狀放熱板)701包圍在周邊加強(qiáng)構(gòu)件106的外周部設(shè)置。如果采用本實(shí)施例，由于這樣設(shè)置冠狀放熱板701，即使使用更大功率的半導(dǎo)體芯片封裝體，這時(shí)也能有效地放散產(chǎn)生的熱。
在上述各實(shí)施例中，說(shuō)明了采用柱狀凸點(diǎn)倒裝片安裝方式連接半導(dǎo)體芯片和載體基板的情況，但本發(fā)明不受此限，例如也可以使用軟釬焊焊球的連接方法(稱(chēng)為C4方式)。
在上述各實(shí)施例中，說(shuō)明了安裝的半導(dǎo)體芯片是1個(gè)的情況，但本發(fā)明不受此限，也可以安裝多個(gè)半導(dǎo)體芯片作為MCM(多芯片模塊)。
另外，不僅裸半導(dǎo)體芯片，也可以安裝封裝好的的半導(dǎo)體芯片即用于SMT(表面安裝技術(shù))的QFP，制成復(fù)合MCM之類(lèi)的半導(dǎo)體芯片，同時(shí)還可以安裝電容和電阻等無(wú)源元件。
如上所述，如果采用本發(fā)明，即使在高溫下制造半導(dǎo)體裝置，也能獲得載體基板不變形等的芯片載體，所以產(chǎn)品的合格率高。另外，用該芯片載體構(gòu)成半導(dǎo)體裝置，能提高LSI芯片和載體基板的連接可靠性，同時(shí)往主基板上安裝時(shí)也能獲得可靠性高的連接。
權(quán)利要求
1.一種芯片載體，其特征在于備有載體基板和周邊加強(qiáng)構(gòu)件，上述載體基板由用芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料形成的柔性絕緣基板、在上述柔性絕緣基板的一側(cè)表面上形成的第1連接壓焊區(qū)、以及在上述柔性絕緣基板的另一側(cè)表面上形成的第2連接壓焊區(qū)構(gòu)成，上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)通過(guò)在上述柔性絕緣基板上開(kāi)設(shè)的通路孔進(jìn)行電氣連接，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件采用熱脹系數(shù)比上述載體基板的熱脹系數(shù)大的材料形成，且設(shè)置在上述載體基板的外周部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片載體，其特征在于上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件是金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片載體，其特征在于上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件呈鋸齒狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片載體，其特征在于上述載體基板是上述通路孔的開(kāi)口端不在上述柔性絕緣基板的表面上露出的內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片載體，其特征在于上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)分別形成不同的圖形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片載體，其特征在于在上述第2連接壓焊區(qū)上備有焊球。
7.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于備有載體基板、周邊加強(qiáng)構(gòu)件和半導(dǎo)體芯片，上述載體基板由用芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料形成的柔性絕緣基板、在上述柔性絕緣基板的一側(cè)表面上形成的第1連接壓焊區(qū)、以及在上述柔性絕緣基板的另一側(cè)表面上形成的第2連接壓焊區(qū)構(gòu)成，上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)通過(guò)在上述撓性絕緣基板上開(kāi)設(shè)的通路孔進(jìn)行電氣連接，上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件采用熱脹系數(shù)比上述載體基板的熱脹系數(shù)大的材料形成，且設(shè)置在上述載體基板的外周部，上述半導(dǎo)體芯片被安裝在由上述載體基板和上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件形成的凹部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件是金屬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件呈鋸齒狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述載體基板是上述通路孔的開(kāi)口端不在上述柔性絕緣基板的表面上露出的內(nèi)通路樹(shù)脂多層基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)分別形成不同的圖形。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在上述第2連接壓焊區(qū)上備有焊球。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述周邊加強(qiáng)構(gòu)件的厚度比上述半導(dǎo)體芯片薄。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述半導(dǎo)體芯片被以倒裝片方式安裝。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述半導(dǎo)體芯片有區(qū)域陣列型端子電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述半導(dǎo)體芯片的上表面上備有放熱板。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述半導(dǎo)體芯片的上表面及上述芯片載體的周邊部分覆蓋著放熱板。
全文摘要
載體基板由用芳香族聚酰胺纖維作為加強(qiáng)材料形成的柔性絕緣基板、在上述柔性絕緣基板的一側(cè)表面上形成的第1連接壓焊區(qū)、以及在上述柔性絕緣基板的另一側(cè)表面上形成的第2連接壓焊區(qū)構(gòu)成，上述第1連接壓焊區(qū)和上述第2連接壓焊區(qū)通過(guò)在上述柔性絕緣基板上開(kāi)設(shè)的通路孔進(jìn)行電氣連接。而且，由采用熱脹系數(shù)比上述載體基板的熱脹系數(shù)大的材料形成的周邊加強(qiáng)構(gòu)件和上述載體基板構(gòu)成芯片載體，LSI芯片被安裝在該芯片載體的凹部。
文檔編號(hào)H01L23/12GK1163480SQ9710306
公開(kāi)日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1997年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月19日
發(fā)明者本勝秀 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社